2．2废纸淀粉发泡体制造工艺条件的确定   

    由于淀粉糊化及发泡用各种助剂的配方已确定，影响废纸淀粉发泡体质量的因素主要是发泡体的原料配比和制造工艺条件，即废纸和淀粉的质量比、纸屑和纸毛的质量比、发泡的温度、以及发泡的时间。因此采用四因素三水平的正交试验，以选择最佳的工艺条件。作为实验结果，对于缓冲包装材料来说，最重要的指标是其体积密度和压缩强度。表1是L9(34)正交试验的具体因素水平、试验方案及实验结果一览表。    
   
 

    图1和图2分别是发泡体表观密度和压缩强度的极差分析趋势图，每个因素所对应的3个点，自左至右分别代表1、2、3三个水平所得的表观密度或压缩强度值。由图1可见，各因素的极差由大到小的顺序为：发泡温度：0.170，纸屑纸毛质量比：0.083，废纸淀粉质量比：0.063，发泡密度：0.045(g／cm3)。这也是各因素对发泡体表观密度影响显著程度的顺序，即影响最大的因素是发泡温度，其次是纸屑纸毛质量比和废纸淀粉质量比，影响最小的是发泡时间。而由图2可见，各因素的极差由大到小的顺序为：废纸淀粉质量比：107.6，纸屑纸毛质量比：97.2，发泡温度：73.6，发泡时间：46.4h。即对发泡体压缩强度的影响显著程度以废纸淀粉质量比为最大，其次是纸屑纸毛质量比和发泡温度，发泡时间的影响相对较小。

    发泡温度越高，Na2CO3与柠檬酸的反应速度越激烈，发泡效果越好，因此表观密度也随之降低，这在满足强度要求的情况下，有利于提高缓冲材料的使用效果和经济性。所以发泡温度应选为130℃。这和图2的结果是一致的，即在130℃下发泡体具有最高的压缩强度。   

    废纸与淀粉的质量比对发泡体的密度和压缩强度有着较大的影响。对照图1和图2可以看出，废纸量较低时，由于发泡的淀粉糊比例增大，使发泡体的密度较低，但压缩强度也较低。当废纸淀粉质量比由2.0提高到2.3时，随着发泡淀粉糊的比例降低，发泡体的密度增高，但压缩强度因密度增高而大大提高。当废纸的比例进一步增大，由于单位纤维比表面积上的粘合剂减少，不仅使粘结强度下降，而且使废纸间的粘结和干燥时的收缩变小，导致密度又有所下降。由于废纸淀粉质量比是影响压缩强度的主要因素，应主要考虑压缩强度而取废纸淀粉质量比为2.3：1。 

    纸屑纸毛质量比对发泡体的密度和压缩强度都有较显著的影响。纤细的纸毛容易与粘合剂均匀混合，而纸屑却因为自身的强度和片状结构而影响与粘合剂的均匀混合和形成紧密的组织，因此在一定范围内增大纸屑纸毛质量比，会降低发泡体的密度，但同时会降低发泡体的强度，图1和图2的结果说明了这一点。由图1还可以看到，随着纸毛含量的增加，发泡体的密度也不是一直增加的，当纸屑纸毛质量比为1：2时，密度又会下降。这可能是由于纸毛均匀混合在粘合剂中，随粘合剂的发泡而降低了发泡体的密度。综合考虑，取纸屑纸毛质量比为1：2较适宜。
 
    发泡时间的影响较为复杂，它不仅影响发泡是否充分，而且因为干燥程度的变化而影响泡膜的强度和稳定性，也因为干燥收缩而影响发泡体的密度和压缩强度。但从影响的显著程度看，无论对于发泡体的密度还是压缩强度，发泡时间的影响都是最小的，因此有选择的任意性。考虑干燥的速度并兼顾压缩强度及密度，选择发泡时间为7h。 

    综上所述，废纸淀粉发泡缓冲包装材料的适宜制造工艺条件为：废纸淀粉质量比2.3：1，纸屑纸毛质量比1：2，发泡温度130℃，发泡时间7h。以这组工艺条件进行实验，所得结果为：密度0.207g／cm3，压缩强度717.4kPa。具有较低的表观密度和较高的压缩强度。

3、结语   

1)利用废纸淀粉发泡技术，可制取表观密度为0.2g／cm3左右，压缩强度达700kPa以上的可降解环保缓冲包装材料。比一般纸浆模塑制品节水、质轻。 

2)在本试验条件下，采用配有32％碳酸钠(对淀粉，下同)、1％硼砂、45％柠檬酸的淀粉糊，制取废纸淀粉缓冲包装材料的较优工艺条件为：废纸淀粉质量比2.3：1，纸屑纸毛质量比1：2，发泡温度130℃，发泡时间7h。 

3)影响发泡体表观密度最显著的因素是发泡温度，发泡温度升高，表观密度降低。其次是纸屑纸毛质量比和废纸淀粉质量比，影响最小的是发泡时间。而影响压缩强度的最显著因素是废纸淀粉质量比，其次是纸屑纸毛质量比和发泡温度，发泡时间的影响相对较小。(文/吕艳娜 张运展 欧建志)